水下沉箱生产系统总体布置方案研究

采用水下生产系统开发的航路油田,需要保持航行船舶吃水深度的要求,将水下生产系统设施最高点限制在海床高度以下。通过对水下沉箱水下管汇设计方案、沉箱内设备布置、清管通球、潜水员安全操作需求等因素研究,设计了一套适用于浅水水下沉箱生产系统的水下总体布置方案。

水下沉箱冲淤特性模型实验研究

水下沉箱是渤海通航区水下生产系统的重要防护装置,但海流冲刷作用可能导致沉箱暴露,使其面临被渔业活动、船舶抛锚等破坏的风险。为支撑渤海浅水水下生产系统水下沉箱方案设计,以某实际工程闭口型水下沉箱为例,通过物理模型实验,研究沉箱凸出高度、回填砂与原场砂等对沉箱冲淤特性的影响。实验中考虑海床面与沉箱顶面相对位置的不同,设置了凸出式、齐平式(沉箱顶面与海床表面齐平)与掩埋式3种水下沉箱模型实验,研究沉箱在不同掩埋情况下其周边海床土层的冲淤特性。结果表明,闭口型沉箱顶部高于海床面或与海床面齐平时,沉箱来流方向上游发生了局部冲刷,下游则出现了不同程度的淤积,且淤积高度随沉箱凸出高度增大而增大;对于掩埋式沉箱,回填沙在极限流速下会被完全冲走,但原场砂会重新回填、淤积并覆盖沉箱;但如果上游泥砂量供给不足,随着时间发展,沉箱周围的泥砂将被冲刷并导致沉箱暴露。综合模型实验结果,建议该工程使用齐平式或者掩埋式闭口沉箱形式。本研究为水下生产系统水下沉箱的设计提供了参考。

浅水水下沉箱开发模式表层建井方法

中国渤海部分油气田由于渔业、通航等用海重叠,无法通过常规新建导管架进行开发,亟需改变开发模式。浅水水下沉箱开发模式,将采油树、管汇等设施安装在沉入泥线下的钢圆筒中,可避免在水面上新建工程设施,是解决受限区油气开发的创新设计。基于作业特点,本文针对钻入法、喷射法、锤入法开展了建井方式分析,优选锤入法并开展了针对性设计。首先,基于工程实际,从理论层面分析了水下井口的强度和疲劳寿命,可以满足作业需要;其次,对于采用自升式钻井平台作业下送入立管无支撑长度大的特点,采用有限元模拟分析了45 m立管自由段的应力和弯矩响应,结果显示可以满足最大3 500次锤击数的要求;最后,水下井口的上部接头螺纹需要在打桩后与送入工具倒扣,其能否顺利操作及倒扣后的接头是否损伤需要确认,采用工程实际装备开展原尺寸打桩实验,经过3 500锤锤击后,最终可以顺利卸扣,卸扣力可满足现场设备要求,超声波探伤结果合格。本文提出的浅水水下沉箱开发模式表层建井方法,可为渤海油田浅水水下开发提供借鉴。

封仓法打捞水下沉箱施工技术

在重力式码头的施工中,由于操作失误或不可控因素的影响,可能导致预制好的沉箱下沉或滑移,在最低潮位时沉箱顶仍在水面以下,无法正常从沉箱内抽水浮起沉箱,从而影响工程的顺利进展,给工程造成巨大的损失。采用预制钢盖板对沉箱进行封仓,然后抽水,利用沉箱自身所受浮力将沉箱浮出水面的方法成功地解决了这个难题。本文对此次打捞施工进行详细的介绍,并总结处理类似情况的方法、经验和注意事项。

浅水干式沉箱水下生产系统爆炸风险分析

浅水干式沉箱水下生产作为一种全新海上油气田开发模式,为浅水受限海域开发提供科学的解决方案。采用危险源辨识(Hazard Identification,HAZID)分析,识别干式沉箱水下方案的危险因素。引入定量爆炸风险分析,对干式沉箱潜在的烃类气体泄漏及爆炸风险进行分析。浅水干式沉箱水下生产系统最大爆炸超压为0.0178 bar,对应累计概率为2.78×10^(7)/a,从风险角度来看,爆炸超压值和概率在可接受范围内。分析方法可准确评估浅水干式沉箱水下生产系统各设施的风险水平,研究内容可为干式沉箱防爆设计及运维阶段的人员救生、逃生工作提供参考依据。